yle.fi-etusivu

Litium, tuo maaginen 10 grammaa, jota ilman et tule toimeen

Ilman litiumia kännykkä ei soi eikä sähköauto hurise. Suomalaiset istuvat Euroopan suurimman esiintymän päällä.

Litium
litium-lahtokuva3.jpg

Melkein jokaisen suomalaisen taskusta ja laukusta löytyy litiumia, nimittäin matkapuhelimen akusta. Jos mukana kulkee kannettava tietokone ja tabletti, niin omistat jo leikkelepaketin verran litiumia.

Deutsche Bankin mukaan hopeanvalkoisen metallin tarve ainakin kolminkertaistuu kymmenen vuoden sisään. Tämäkin on tosin vain varovainen arvio, joka voi mennä pahasti pieleen. Litiumia tarvitaan nykyistä enemmän, koska sähköautot sekä tuuli- ja aurinkoenergian varastointi lisäävät litiumioni-akkujen (Li-ion) kysyntää.

paljonko_litiumia_tarvitaan@2x.png

Sähköauton hankinta ja halpa puhdas energia kiinnostavat tutkitusti kuluttajia. Sähköakkujen tekniikka ei vain ole tukenut uusiutuvan energian laajamittaista käyttöä kuin vasta nyt. Tuuli- ja aurinkoenergian varastointi akkuihin helpottaisi elämää myös kehittyvissä maissa ja syrjäseuduilla, koska se vähentää riippuvuutta perinteisistä sähköverkoista.

Kukaan ei voi tietää, kuinka paljon sähköautoja tullaan myymään tai miten uusiutuvan energian varastointi akkuihin ottaa tuulta alleen. Perussähköauton akku tarvitsee litiumia viisi tuhatta kertaa enemmän kuin matkapuhelimen akku, joten metallin tarve tulee joka tapauksessa moninkertaistumaan nykyisestä.

– Kansainvälisissä konferensseissa puhutaan litiumin tarpeen tuplaantuvan tai triplaantuvan vuosittain, kertoo Oulun yliopiston soveltavan kemian professori Ulla Lassi.

Suomikin haluaa osansa litiumin kysynnän kasvusta. Harva tietää, että Suomen maaperästä löytyy varsinainen litium-jättipotti. Keski-Pohjanmaalta Kaustisen ympäristössä sijaitsee Euroopan suurin spodumeeni-esiintymä. Kivestä jalostetaan litiumia tällä hetkellä Australiassa, joten miksi näin ei voisi tehdä parin vuoden päästä myös Pohjanmaalla. Keliber Oy haluaisi avata kaivoksen ja litiumin tuotantolaitoksen Kaustiselle jo vuonna 2019.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Sipoolainen Martti Virtanen omistaa Suomen 1000. sähköauton. Virtasen pihalla kiiltelee huhtikuussa hankittu musta Tesla S 60D. Auton keskikonsolissa on kosketusnäyttö, josta voi ohjata auton toimintoja. Lähde: Yle

Maailmassa myytiin kaksi vuotta sitten noin 3,7 miljoonaa hybridiä, ladattavaa hybridiä tai täyssähköajoneuvoa. Deutsche Bank ennustaa litium-raportissaan (siirryt toiseen palveluun), että näiden autojen, bussien ja kuorma-autojen myynti kasvaa 16 miljoonaan seuraavan kahdeksan vuoden aikana.

Pelkästään sähköllä liikkuvien autojen ja muiden ajoneuvojen osuus olisi kolme miljoonaa. Tämä tarkoittaa täyssähköajoneuvojen markkinoiden kuusinkertaistuvan kymmenessä vuodessa. Amerikkalainen sähköautovalmistaja Tesla puolestaan arvioi, että sen vuosituotanto kasvaa miljoonaan autoon jo 2020.

Suurin osa maailman ajoneuvoista kulkee edelleen bensalla tai dieselillä kahdeksan vuoden päästä. Hybridi- ja täyssähköautojen kauppa alkaa kuitenkin hätyytellä jo diesel-autojen lukuja. Niiden myynti pysyttelee noin 20 miljoonassa ajoneuvossa.

sahkoautojen_osuus@2x.png

Suurin julkinen hypetys käy Teslan ympärillä, mutta vielä isommat vaikutukset litiumin tarpeelle tulevat Kiinasta, jossa valtio tukee voimakkaasti vähäpäästöisiä autoja. Pahoista ilmansaasteongelmista kärsivän Kiinan tavoite on kasvattaa sähköautojen määrä viiteen miljoonaan vuoteen 2020 mennessä.

Kiinassa myytiin pistokehybridejä ja sähköautoja vuonna 2014 alle 90 000 kappaletta, seuraavana vuonna niiden myynti kasvoi lähes 380 000 autoon. Tämä tarkoitti huikeaa 330 prosentin loikkaa vain vuodessa. Tälle ja ensi vuodelle ennustetaan hieman maltillisempia kasvulukuja, noin kolmannesta vuosittain. Kiina ohitti jo viime vuonna edelläkävijä Yhdysvallat sähköautojen määrässä.

Savusumua pekingilaisellä moottoritiellä
Kiina antoi tammikuussa ensimmäistä kertaa punaisen hälytyksen ilmansaasteiden takia koko maahan. Savusumua pekingilaisellä moottoritiellä 4. tammikuuta 2017.EPA/ How Hwee Young

Monikäyttöinen metalli kelpaa myös lasiin ja lääkkeeksi

Litium-akut ovat keskeisessä roolissa uusiutuvan energian varastoinnissa. Aurinko- ja tuulienergian varastointi ei ole ollut aiemmin mahdollista suuressa mittakaavassa, mutta akkuteknologian kehitys mahdollistaa nyt myös tämän. Sähköautojen toimintasäde taas on saatu kasvamaan lyhyessä ajassa parista sadasta kilometristä jopa 500 kilometriin.

Tulevaisuudessa suurinta kasvua odotetaan sähköautojen akuista. Deutsche Bankin mukaan pelkästään akut kuluttavat jo 70 prosenttia litiumista vuonna 2025.

Litiumia tarvitaan edelleen myös kannettavan elektroniikan akuissa kuten matkapuhelimissa, tietokoneissa ja työkaluissa sekä lasi- ja keraamisessa teollisuudessa. Varsin yllättävä käyttökohde löytyy psyykenlääkkeenä. Litiumia on käytetty vuosikymmeniä kaksisuuntaisen mielialahäiriön hoidossa, koska sen tasoittaa sairauteen liittyviä mielialan vaihteluita.

litiumin_kaytto_nyt_ja_tulevaisuudessa@2x.png

Litiumioni-akkuteknologia on ottanut viime vuosina suuria harppauksia eteenpäin. Tehnyt parannukset, kuten halvempien akkukemikaalien käyttö ovat laskeneet akkujen hintoja parissa vuodessa puoleen. Suurimpaan tuottajamaahan Kiinaan on myös rakennettu paljon uutta tuotantokapasiteettia, joten parantunut saatavuus on alentanut akkujen hintoja.

Akkujen hinta tulee tippumaan entisestään, arvioi Deutsche Bank. Suuret valmistajat Tesla, Panasonic, LG Chem, Foxconn ja BYD kasvattavat tuotantoaan sitä mukaa kun kysyntä kasvaa.

akkujen_hinnat_laskevat@2x.png

Saksalaispankki ennustaa, että sähköakkujen käyttö viisinkertaistuu alle kymmenessä vuodessa. Tämä taas luo paineita litiumin saatavuudelle ja akkujen sujuvalle tuotantoketjulle. Suuret aasialaiset ja yhdysvaltalaiset elektroniikkayritykset pyrkivätkin turvaamaan metallin saatavuuden. Monet ovat perustaneet yhteisyrityksiä kaivos- ja malminetsintäyhtiöiden kanssa tai tekevät muuten yhteistyötä litiumin takaamiseksi.

Keliberin toimitusjohtaja Pertti Lamberg
Keliberin toimitusjohtaja Pertti LambergKeliber

Keliberin toimitusjohtaja Pertti Lamberg on huomannut rahoitustunnustelujen aikana, että osalla mahdollisista kumppaneista on myös investointihaluja. Kaivokseen ollaan valmiita sijoittamaan litiumin saatavuuden turvaamiseksi.

–Tähän liittyisi myös rikasteen ostosopimus. Akkuvalmistajat pyrkivät pitkäaikaisiin sopimuksiin litiumin hinnan turvaamiseksi, vaikka itse raaka-aine ei muodosta kovin suurta osaa litium-akussa, Lamberg kertoo.

Sama tapahtui, kun kansainvälinen raaka-ainekauppias Trafigura Group osti alkuvuonna osan Terrafamen Sotkamon nikkeli-kaivoksesta. Kauppaan liittyi myös seitsenvuotinen nikkelin ja sinkin toimitussopimus.

Salar de Atacaman suola-aavikko Chilessä.
Salar de Atacaman suola-aavikko Chilessä on yksi litiumin päälähteistä.EPA/ Ariel Marinkovic

Litiumia löytyy suola-aavikolta ja maan uumenista

Litiumia tuotetaan haihduttamalla suolavedestä tai erottelemalla sitä kovasta kivestä, pääasiassa spodumeeni-malmista (litiumalumiinisilikaatti) ja jalostamalla se litiumoksidiksi. Litium ei esiinny luonnossa puhtaana metallina vaan aina yhdisteenä.

Haihduttaminen on tuotantoprosesseista halvempaa, mutta kestää pidempään. Suolavesi pumpataan aavikolle, ja aurinko hoitaa homman noin kahdessa vuodessa. Litiumin tuottaminen louhimalla voi olla jopa puolet kalliimpaa. Haihduttaminen taas on enemmän luonnon armoilla kuin louhiminen. Esimerkiksi litiumin suurimmassa tuottajamaassa Chilessä on satanut paljon parina viime vuotena, mikä on hidastanut haihdutusprosessia.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Litium-laitoksen avajaisissa on riehakas tunnelma. Bolivian presidentti Evo Morales vihkii käyttöön litiumin tuotantolaitoksen Salar de Uyunin suola-aavikolla. Muovisäkkiin pakataan hopeanvalkoista litiumkarbonaattia. Lähde: Reuters

Kolme Etelä-Amerikan maata muodostavat niin kutsutun litium-kolmion. Kaksi kolmasosaa maailman litiumista löytyy Chilestä, Argentiinasta, Boliviasta ja Kiinasta, pääasiassa suola-aavikoilta. Maailman suurimmat ja puhtaimmat litium-varannot löytyvät Chilestä Salar de Atacaman suola-aavikolta, jossa on puolet maailman litiumista.

suurimmat_tuottajat@2x.png

Sähköautovalmistaja Tesla on ilmoittanut perustavansa Nevadan Gigafactorya vastaavan akkutehtaan Eurooppaan. Suomi havittelee eurooppalaiskaupunkien kisassa tätä suurtehdasta Vaasaan. Ehdokkaiden kilpailutus on parhaillaan käynnissä ja päätöstä tehtaan rakentamispaikasta odotetaan ensi vuoden aikana. Vielä ei ole tiedossa milloin tehtaan toiminta alkaisi.

Myös ruotsalainen energiayhtiö Northvolt suunnittelee Pohjoismaihin isoa akkutehdasta. Vaasan ja Kotka-Hamina seudun lisäksi laitoksen sijoituspaikaksi haluaa useita ruotsalaiskaupunkeja.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Sukella litium-louhoksen uumeniin. Kokkolan Syväjärvellä on yksi Keliberin litium-esiintymistä. Koelouhoksen pohjalla kivessä näkyvät hopeiset viirut sisältävät spodumeenia, josta jalostetaan litiumia. Lähde: Yle

Akkutehtaat voivat vauhdittaa Keski-Pohjanmaan kaivosta. Keliberiltä puuttuu perustamiseen vaadittavat 170 miljoonaa euroa. Kaivoksen kannattavuustarkastelu valmistuu tämän vuoden aikana, jonka jälkeen jatketaan rahoitusneuvotteluja.

Keliberillä on kunnianhimoisempi tavoite kuin esimerkiksi australialaisyhtiöillä, jotka vievät paljon spodumeeni-rikastetta jatkokäsiteltäväksi Kiinaan. Yhtiö aikoo jalostaa itse akku- ja patteriteollisuudessa käytettävää litiumkarbonaattia. Korkeampi laatuisella aineella olisi tietysti myös parempi myyntihinta.

Toimitusjohtaja Pertti Lambergin mielestä on hyvä, että Eurooppaan tulee akkuteollisuutta.

– Akkutehdashankkeet ja tieto litiumin tarpeesta ovat lisänneet myös meidän uskottavuutta. Asiakas olisi lähialueella, joten me tarjoaisimme heille hyvän toimitusvarmuuden ja logistiikan. Voisimme myös räätälöidä heille tuotteita, Lamberg toteaa.

rikastamon_sijainti@2x.jpg

Kokkolan satama olisi 50 kilometrin päässä Kaustisen tuotantolaitoksesta. Kaivoksen ympäristövaikutusten arviointi on parhaillaan käynnissä, ja Keliber odottaa ympäristö- ja kaivoslupaa sekä rahoituspäätöksiä ensi vuoden aikana. Tavoitteena on, että tuotanto käynnistyisi vuoden 2019 loppuun mennessä. Kaivoksesta tulee avolouhos, koska se on paljon halvempaa kuin maan sisällä louhiminen.

Litiumin jalostuksessa on tarkoitus käyttää rapsirasvahappoa ja soodaa sekä vähäisiä määriä rikkihappoa ja kalkkia. Lambergin mukaan tämän jalostusmenetelmän valinnalla pyritään mahdollisimman tehokkaaseen tuotantoon ja pieneen ympäristökuormitukseen.

Kaivos ja akkutehdas toisivat Suomeen kovasti kaivattuja työpaikkoja ja verotuloja. Kaustisen kaivoksen arvioidaan työllistävän rakennusaikana 300 ihmistä ja tuotannon pyöriessä sata ihmistä. Akkutehtaiden kohdalla puhutaan jo useista tuhansista työpaikoista. Jos tehtaat menevät muualle Eurooppaan, niin ainakin litiumin viennistä jäisi rahaa tänne.

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Odotukset litiumin tarpeen kasvusta ovat saaneet litiumin hinnan nousemaan voimakkaasti muutaman vuoden sisään. Markkinoilla on ollut vajetta metallista kahden viime vuoden ajan, mikä on myös vaikuttanut hintojen nousukiitoon.

Suomalaisasiantuntijat arvioivat litiumin hinnan nousevan kysynnän ja tarjonnan epätasapainon takia jopa viidenneksen vuosittain. Pitkäaikaisten toimitussopimusten hinnannousu olisi maltillisempaa.

Metallien hintakehitystä seuraavan Benchmark Mineral Intelligencen (siirryt toiseen palveluun) mukaan litiumkarbonaatin hinta on yli kaksinkertaistunut kymmenessä vuodessa.

Mitä puhtaampaa litiumia, sitä kalliimpaa

Litiumkarbonaatti maksaa tällä hetkellä noin 11 000 dollaria tonnilta. Litium muodostaa vain pienen osan akun tuotantokustannuksista, vaikka aine on muuten välttämätön. Matkapuhelimen akkuun tarvitaan kymmenen grammaa litiumkarbonaattia, joten nykyhinnoilla se maksaa vain kymmenen senttiä.

Suurimmassa akuntuottajamaassa Kiinassa litiumkarbonaatin spottihinta ylitti viime vuonna hetkellisesti 20 000 dollaria tonnilta spodumeenin tuontiongelmien takia, selviää Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskuksen USGS:n raportista. (siirryt toiseen palveluun) Tämä tarkoittaa 300 prosentin hyppäystä hinnassa.

Benchmark Mineral Intelligence ennustaa akuissa käytettävän yleisimmän laadun (99,5%) hintahaarukan liikkuvan tänä vuonna 10 000–12 000 dollarissa. Puhtaimmasta litiumkarbonaatista (99,99%) ja litiumhydroksidista joutuu maksamaan useita tuhansia dollareita peruslitiumkarbonaattia enemmän.

“Neljän ysin” litiumia ja litiumhydroksidia voidaan käyttää suoraan akkujen elektrolyyttinä eli johdinaineena, kun taas alle 99,5 prosenttinen litium ei enää kelpaa akkuihin tai pattereihin.

litiumkarbonaation-hinta@2x.png

Hintatietojen keräämistä ja ennusteiden tekemistä vaikeuttaa se, ettei litiumia noteerata raaka-ainepörsseissä, vaan tuottajat ja ostajat neuvottelevat sopimushinnat keskenään.

Kaustisen kaivoksen kannattavuus on laskettu sen varaan, että litiumin pitkäaikainen hinta pysyy 11 000 dollarin tuntumassa.

– Tällä hinnalla tuotanto olisi hyvinkin voitollista ja kannattavaa. Jos sen päälle tulee vielä jotain, se on meille vain bonusta, Keliberin toimitusjohtaja Pertti Lamberg painottaa.

Saksalaispankki katsoo analyysissään (siirryt toiseen palveluun), että litiumin kysynnän ja tarjonnan epätasapaino korjaantuu 2020-luvulla, koska tuottajat kasvattavat tuotantoaan vastaamaan kysyntää. Tasapainon saavuttamiseen menee kuitenkin vielä muutama vuosi. Lamberg uskoo, että yhtiö ehtii vielä mukaan markkinoiden imuun, jos kaivos saadaan toimintaan parissa vuodessa.

Pelko litiumin loppumisesta turhaa

Kovasta kysynnästä huolimatta litiumin loppuminen ei ole aivan heti näköpiirissä. Uusia esiintymiä löytyy koko ajan lisää tehostuneen etsinnän tuloksena.

Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskus listaa uusia litium-hankkeita tai -laajennuksia ympäri maailmaa: Suolaveden haihdutukseen perustuvia laitoksia on suunnitteilla Argentiinassa, Boliviassa, Chilessä, Kiinassa ja Yhdysvalloissa. Uusia kaivoksia on vireillä Australiassa, Kanadassa, Kiinassa ja Suomessa.

USGS arvioi maailman litium-varantojen kooksi tällä hetkellä noin 14 miljoonaa tonnia. Osa esiintymistä ei tosin ole vielä hyödynnettävissä nykytekniikoilla kaupallisesti.

litium_on_paras_metalli@2x.png

Hukkuuko maailma litium-akkuihin?

Piip, piip, virtaa enää 10 prosenttia, kytke laturi, muistuttaa älypuhelin. Kymmenet sovellukset ovat taas imeneet virran puhelimesta. Siinä vaiheessa kun etsiskelet jatkuvasti pistoketta on edessä uuden akun hankinta. Moni kantaa vielä lisäakkua mukanaan, jottei jäisi pulaan tärkeällä hetkellä.

Jos moottoriteilläkin rullaa tulevaisuudessa miljoonia sähkö- ja hydridiautoja, ja tätä myötä litium-akkujen määrä kasvaa räjähdysmäisesti, mitä tapahtuu kaikille loppuunkulutetuille akuille?

Osa artikkelin sisällöstä ei ole välttämättä saavutettavissa esimerkiksi ruudunlukuohjelmalla.

Fortumin Järvenpään voimalassa kytkettiin maaliskuussa sähköverkkoon Pohjoismaiden suurin litium-ioni akku. Merikontissa olevaa akkua käytetään uusiutuvan energian varastointiin. Sen avulla voi myös säätää tarkemmin sähköntuontantojärjestelmää kysyntäpiikkien aikana. Akusta riittää sähköä 100 000 kännykälle. Lähde: Yle

Pienten elektroniikkalaitteiden kuten matkapuhelinten akut pystytään kierrättämään jo nyt. Sen sijaan sähköautoissa olevien suurten akkujen kierrätys tulee olemaan melkoinen haaste.

Akkukemikaalien kierrättämiseen löytyy varmasti ratkaisuja, kunhan ne vain saadaan ensin akuista ulos, sanoo Oulun yliopiston soveltavan kemian professori Ulla Lassi.

– Suurimmat ongelmat liittyvät akkujen erilaisen kokoon ja pakkaukseen. Miten eri osat irrotellaan mekaanisesti toisistaan? hän kertoo.

Akkujen kuljettamiseen liittyy myös turvallisuusriski, koska niihin jää aina varausta. Akkujen kuljettaminen pitkien matkojen päähän kierrätettäväksi ei välttämättä ole myöskään kannattavaa.

Ulla Lassi
Ulla LassiOulun yliopisto

Akkukemikaalit ovat myrkyllisiä. Lassi ei kuitenkaan usko, että litium päätyisi ympäristöön, koska aine on pakattu hyvin akkujen kennoihin.

– Riskinä on lähinnä se, että kuluttajat hylkäävät akkuja luontoon, jos ne eivät kulkeudu asianmukaisesti kierrätykseen, professori sanoo.

Kierrätettyä litiumia voidaan käyttää uudestaan. Lassin mukaan litiumin kierrätyksessä on sama ongelma kuin muidenkin metallien kierrätyksessä.Saadut määrät ovat pieniä verrattuna neitseelliseen materiaaliin. Se määrä mikä kiertää, voidaan käyttää uudelleen, mutta akkutehdasta sillä ei pyöritetä, Lassi painottaa.

Lähteet:

Artikkeliin on haastateltu Pertti Lambergin ja Ulla Lassin lisäksi Isohanni Mining Consultingin toimitusjohtajaa Markku Isohannia. Hän on toiminut pitkään Outokummun päägeologina ja on nykyään Keliberin hallituksen jäsen. Ulla Lassi tekee yhteistyötä Keliberin kanssa Tekesin rahoittaman ADCHEM-projektin kautta.

http://europeanlithium.com/wp-content/uploads/2016/05/17052016-Lithium-research-Deutsche-Bank.compressed.pdf (siirryt toiseen palveluun)

https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/mcs-2017-lithi.pdf (siirryt toiseen palveluun)

http://www.iea.org/newsroom/news/2016/november/world-energy-outlook-2016.html (siirryt toiseen palveluun)

http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/NextGenerationWindandSolarPower.pdf (siirryt toiseen palveluun)

https://www.globalxfunds.com/funds/lit/ (siirryt toiseen palveluun) Global X Lithium & Battery Tech ETF on litium- ja akkuteollisuuteen erikoistunut sijoitusrahasto.

https://www.bloomberg.com/company/new-energy-outlook/ (siirryt toiseen palveluun)

http://benchmarkminerals.com/ (siirryt toiseen palveluun) maaliskuu 2017 litium-raportti

http://www.goldendragoncapital.com/wp-content/uploads/2016/07/Lithium-Industry-Analysis-2016.pdf (siirryt toiseen palveluun)

29.5.17 klo 15 Tarkennettu ensimmäistä grafiikkaa lisäämällä mittayksikkö litiumkarbonaatti ekvivalentti /LCE. Korjattu toisessa grafiikassa hybridi- ja sähköautojen määrä myynniksi ja muokattu grafiikkaan liittyvää kohtaa tekstissä.

Lue myös:

Martti Virtanen osti Suomen 1000. sähköauton – "En minä mikään pyhimys ole"

Pistokehybridit valtaavat maanteitä vauhdikkaimmin – perinteiset pörisijät ykkösenä vielä pitkään

Yle.fi-etusivulla juuri nyt:

Lapsiperheet

Miksi olen olemassa ja miksi sisko kävelee liian hitaasti?

20 + 2 syytä soittaa äidille tai isälle töihin

Puoli seitsemän

Samuli Edelmann edesmenneestä isästään: "Tänne minä jäin laulamaan hänen laulujaan"

Työllisyys

Keskusta ja kokoomus sopuun työllisyys- ja yrityspalveluista –sinisille malli ei kelpaa

A-studio

Rikosoikeusprofessori seksuaalisesta hyväksikäytöstä: Lasten kohdalla pitäisi tuomita useammin raiskauksena